적용시스템 모델 1

3.3 LNG 냉열이용 부유식 냉동시스템

3.3.3 적용시스템 모델 1

Fig. 3.31 Refrigeration system using LNG cold energy model 1

1) 필요 LNG

1-1) 소요 LNG량

모델1의 Fig. 3.31에서처럼 1대의 대형열교환기에서 –130℃로 냉각된 2차 냉 매를 냉동, 냉장, 냉방까지 전체시스템을 직렬로 순환시켜 냉각을 하는 시스템 으로 열교환기에 들어가는 LNG의 압력이 8.85bar, 온도가 –150℃에서 출구압 력 0.8bar 온도가 5℃의 NG로 되면 Fig. 3.32의 그래프에서 엔탈피변화량은 823.329Joule/g으로 Joule당 0.2388459cal/J이다. 따라서 냉동, 냉장 및 선실냉방 에 필요한 총 693,837 kcal/h의 냉열을 위해 필요한 LNG를 식(20)로 계산하면 3,528 kg/h이다.

필요량  엔탈피변화량×당

냉동창고총냉열량

(20)

 ×



   min

Fig 3.32 Enthalpy change from inlet -150℃ to outlet 5.0℃

1-2) LNG 펌프 동력

137min의 LNG를 8.85bar로 공급하는 펌프의 용량을 식(21)로 계산하면 3.06kW가 된다.

_소요동력  sec당×min×펌프효율

^min유량×물양정×_^물비중량

×여유율

  × ×

 × ×

× ≒  (21)

2) 총 필요 브라인 2-1) 브라인 순환량

전체 냉동시스템에 필요한 냉열 693,837kcal/h을 제공하기 위해 열교환기출구 –130℃의 에틸알코올브라인이 시스템을 순환한 후 10℃로 열교환기에 되돌아 오도록 하기위한 브라인 량을 아래의 식(22)으로 계산하면 209.4min이다.

^  밀도^×비열 ^ ×∆^ 필요열량

 ^×^ ×^



≒^ ≒ min (22) - __ 비열C: 0.5kcal/kg℃

- __ 비중g: 0.789 - __ 밀도: 789^

2-2) 브라인펌프 동력

209.4min의 브라인을 3bar로 공급하는 펌프의 용량을 아래의 식(23)으로 계 산하면 1.58kW가 된다.

_소요동력  sec당×min×펌프효율

^min유량×물기준양정×_^물의비중량

×여유율

  × ×

 × ×

× ≒  (23)

3) 급속 냉동실

Fig. 3.33 Fish refrigeration system using cold LNG model 1 3-1) 브라인 열낙차

어류급속냉동시스템의 경우 Fig. 3.33시스템의 열교환기로 부터 –130℃의 에 틸알코올브라인 순환량이 210min이면 열낙차를 아래의 식(24)으로 계산하면 100℃가 되어 출구온도가 –30℃이다.

∆^  밀도^×비열 ^ ×^

필요열량

 ^× ^ ×^



≒^ (24) - __ 비열C: 0.5kcal/kg℃

- __ 비중g: 0.789 - __ 밀도: 789^

4) 일반 냉동실

4-1) 브라인 열낙차

육류냉동시스템의 경우 Fig. 3.34시스템의 열교환기로 부터 -30℃의 에틸알코 올브라인 순환량이 210min이면 열낙차를 아래의 식(25)으로 계산하면 14.4 3℃가 되어 출구온도가 –15.5℃이다.

∆^  밀도^×비열 ^ ×^

필요열량

 ^×^ ×^



≒^ (25) - __ 비열C: 0.5kcal/kg℃

- __ 비중g: 0.789 - __ 밀도: 789^

Fig. 3.34 Refrigeration system using LNG cold energy model 1 5) 야채과일 냉장창고시스템

5-1) 브라인 공급량

야채냉장시스템의 경우 Fig. 3.35시스템의 열교환기로 부터 –15.5℃의 에틸알

코올브라인 순환량이 210min이면 열낙차를 아래의 식(26)으로 계산하면 2.

8℃로 되어 출구온도가 –12.7℃이다.

∆^  밀도^×비열 ^ ×^

필요열량

 ^×^ ×^



≒^ (26) - __ 비열C: 0.5kcal/kg℃

- __ 비중g: 0.789 - __ 밀도: 789^

Fig. 3.35 Vegetable refrigerator using LNG cold energy model 1 6) 선실 냉방시스템

6-1) 브라인 공급량

선실냉방시스템의 경우 Fig. 3.36시스템의 열교환기로 부터 –12.7℃의 에틸알 코올브라인 순환량이 210min이면 열낙차를 아래의 식(27)으로 계산하면 23℃

가 되어 출구온도는 10.3℃이다.

∆^  밀도^×비열 ^ ×^

필요열량

 ^×^ ×^



≒^ (27) - __ 비열C: 0.5kcal/kg℃

- __ 비중g: 0.789 - __ 밀도: 789^

Fig. 3.36 Air conditioning system using LNG cold energy model 1

모델1은 대형 열교환기를 1대만 사용하므로 시스템의 배관이 간단하고 초저 온의 LNG가 초기 급속냉동실을 거쳐 마지막 단계인 선실냉방시스템을 통해 온도가 NG인 상온까지 올라가 발전플랜트 엔진의 연료로 공급됨으로써 이론 적으로 열손실 없이 가용 LNG 냉열을 충분히 2차 냉매에 전달이 가능하여 다 른 시스템보다도 효율이 높다.

하지만 하나의 열교환기에서 –150℃의 LNG가 마지막 5℃까지 되면서 열 낙 차가 무려 155℃에 달해 현실적으로 이러한 열교환기를 제작하기가 용이하지 않다.